鑽(zuan)井液出(chu)口流量(liàng)是判斷(duan)鑽井現(xian)場井湧(yǒng)溢流的(de)關鍵參(can)數，爲了(le)實現安(an)全、快速(su)、經濟的(de)鑽井，對(dui)鑽井液(ye)定量、實(shi)時、準确(què)監測顯(xiǎn)得尤其(qí)重要。目(mù)前國内(nei)一般是(shi)由綜合(hé)錄井儀(yí)池體積(ji)參數監(jian)測與人(rén)工定時(shi)觀測、記(jì)錄、并加(jiā)以對比(bǐ)，以判斷(duan)是👉否出(chū)現溢流(liu)或者井(jǐng)漏等事(shi)故。這種(zhǒng)判斷方(fāng)法自動(dòng)化程度(du)和精度(du)較低❌，不(bu)能實現(xian)定✏️量📱檢(jiǎn)測，而且(qiě)溢流發(fā)現時間(jiān)晚。近些(xie)年在鑽(zuan)井液🌂定(ding)量監🥰測(ce)技術上(shàng)有了新(xīn)的突破(pò)，引進質(zhì)量流量(liang)計和電(dian)磁流量(liang)計 兩種(zhong)設備用(yong)于石油(you)鑽探過(guo)程中的(de)鑽井液(ye)的定量(liàng)監測❗。質(zhi)量流量(liàng)計雖然(rán)具有測(cè)量精度(du)高、穩定(dìng)性好等(děng)優點，但(dàn)是存在(zai)價格昂(áng)貴，現場(chǎng)安裝複(fu)雜等缺(quē)點，因此(ci)目前多(duo)采用電(dian)磁流量(liàng)計定量(liang)監🔞測鑽(zuan)井現場(chang)鑽井液(ye)流量。電(dian)磁流量(liàng)計受測(ce)量原理(lǐ)限制，爲(wei)保證測(cè)量精度(du)，流體流(liu)經流量(liàng)計的前(qián)後管道(dao)内均需(xu)要滿足(zu)滿管狀(zhuang)态🔴，對電(dian)磁流量(liàng)計📐的安(an)裝使用(yòng)産生了(le)限制；另(lìng)外當鑽(zuàn)井液流(liu)量較大(da)時，固定(dìng)管徑下(xia)的電磁(ci)流量計(ji)會對流(liu)體通過(guò)産生抑(yì)制作用(yong)，從而造(zào)成鑽井(jing)液的回(hui)流，對鑽(zuan)井🤟的安(an)全作業(ye)産生影(ying)響。

   該文(wen)通過對(duì)鑽井液(yè)返出管(guan)線流速(su)場進行(hang)水力學(xue)模✍️拟，分(fen)析返出(chū)管線的(de)流體流(liu)動規律(lü)，優化了(le)出口流(liu)量🔞監測(ce)系統結(jié)構設計(jì)；同時設(shè)計了鑽(zuàn)井液定(dìng)量監測(ce)過流分(fen)流♍裝置(zhi)，克服了(le)大🌈流量(liàng)狀态下(xia)的鑽井(jǐng)液回流(liu)問題；從(cong)而滿足(zú)電磁流(liu)💘量計的(de)滿管測(cè)量條件(jian)，提高了(le)流量計(jì)适用性(xing)和測量(liàng)準确性(xing)，實現了(le)鑽🈲井液(yè)出口流(liú)量的實(shí)時準确(que)監❌測，爲(wei)溢流的(de)準确預(yù)警和鑽(zuàn)井的安(an)全施工(gong)提供了(le)支持，減(jian)輕了井(jǐng)噴和壓(yā)井作業(ye)對地下(xià)油氣層(céng)的傷害(hài)，從而提(ti)高經濟(jì)和社會(huì)效益，降(jiang)低對環(huan)境的影(yǐng)響。
1 國内(nei)外溢流(liu)監測現(xian)狀
   國内(nei)外監測(cè)溢流的(de)方法很(hen)多，主要(yao)方向集(jí)中于微(wēi)流量監(jian)測和🌈壓(ya)力監測(cè)方面。微(wei)流量監(jiān)測方面(mian)陸續開(kai)發出包(bāo)💃🏻括井口(kou)導管液(yè)面監測(ce)技術、鑽(zuan)井液流(liú)量🐆計監(jiān)測技術(shù)、改進流(liu)量監測(ce)技術、壓(yā)力💰監測(ce)方面則(zé)有随鑽(zuàn)環空壓(yā)力測量(liang)監測技(jì)術、立壓(ya)套壓監(jian)測技術(shu)以及聲(sheng)波監測(cè)技術。郭(guō)元恒等(deng)人從改(gai)進設備(bèi)和分析(xi)類型方(fāng)💁面綜合(hé)給出了(le)不同的(de)溢流監(jiān)測方法(fa)的對比(bǐ)分🤩析[1]。目(mu)前國内(nèi)對于溢(yì)流、井湧(yong)等複雜(za)情況的(de)監測，一(yi)般是由(you)鑽井參(can)數儀、綜(zong)合錄🔱井(jing)儀池體(ti)積參數(shù)監測與(yu)人工定(ding)時觀測(cè)、記錄、并(bing)加以對(duì)比，判斷(duan)是否出(chu)現溢流(liu)或者井(jǐng)漏等事(shi)故。這種(zhǒng)判斷方(fāng)法自動(dong)化程度(du)和精度(du)較低，溢(yi)流發現(xian)時間晚(wǎn)；另外對(duì)于🔞早期(qī)溢流監(jian)測領域(yù)研究工(gōng)作❌還集(jí)中于對(dui)鑽井液(yè)存儲區(qu)域的體(ti)積變化(huà)進行精(jing)确測量(liang)，從😄而根(gēn)據進出(chū)鑽井液(yè)的差值(zhi)判斷溢(yì)流狀态(tai)。由于存(cún)儲區域(yù)的基礎(chu)體積較(jiào)大，微小(xiǎo)流量的(de)變化範(fan)圍不容(róng)易測得(de)，另外改(gai)造添🏃加(jiā)輔助設(she)施，增加(jiā)了施工(gong)複✊雜程(chéng)度，而且(qiě)液面波(bo)動範圍(wei)受環境(jìng)影響因(yin)素較大(da)，從而從(cong)根本上(shang)決定了(le)測量精(jīng)度較低(di)和發現(xiàn)預👨‍❤️‍👨警時(shi)間的延(yán)遲。通常(cháng)在鑽井(jing)過程中(zhōng)，出現液(yè)面變化(hua)到發生(sheng)井噴㊙️的(de)時間較(jiao)短，大多(duō)數井從(cong)發現溢(yi)流到井(jing)噴時間(jian)隻有5～10min，有(you)的時間(jian)🈚更短，甚(shen)至溢流(liú)和📞井噴(pēn)同時發(fā)生，幾乎(hū)❓沒有應(yīng)急處理(li)的時間(jian)。溢流監(jiān)測的原(yuan)理并不(bú)複雜，但(dàn)是由于(yú)溢流現(xian)象的模(mó)糊性和(he)不确定(dìng)性，測量(liang)條🔞件和(he)設🚩備的(de)限制以(yǐ)及監測(ce)方案的(de)缺陷，使(shǐ)得溢流(liú)監測達(dá)不到預(yù)💯期的效(xiào)果。
   通過(guò)對國内(nei)外的溢(yi)流監測(cè)現狀分(fen)析，可以(yi)看出井(jing)下壓力(li)和地層(ceng)因素是(shì)流量變(biàn)化的誘(you)因，其它(tā)工程參(cān)數的變(bian)化則是(shi)流體狀(zhuang)🈲态發生(shēng)變化的(de)間接影(yǐng)響結果(guǒ)，而流體(tǐ)流🤞量的(de)變💁化則(zé)是反映(ying)溢流狀(zhuàng)态的最(zui)直接表(biao)現，選擇(ze)出口流(liú)量監測(cè)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻技術爲(wèi)突破口(kǒu)即能💛夠(gou)判斷早(zǎo)期溢流(liu)狀态，又(yòu)是立足(zú)于我國(guó)錄井技(jì)術現狀(zhuang)的合理(li)選擇。
2 出(chu)口流量(liang)監測系(xi)統
2.1 出口(kou)流量定(ding)量監測(cè)方法
   該(gai)方法基(ji)于流體(ti)動力學(xue)計算，分(fèn)析出口(kou)管線的(de)流體流(liu)動規律(lǜ)，考慮流(liú)體自然(rán)流速和(hé)出口壓(ya)力狀态(tài)，采用❗V型(xíng)出口管(guǎn)線方案(an)，流量計(ji)測試系(xì)統滿足(zu)滿管狀(zhuàng)态，返出(chu)管線的(de)入口端(duān)傾角範(fan)圍爲30°～45°。Ansys流(liú)體計算(suan)後可知(zhī)，在30°至45°的(de)角度範(fan)圍内，随(sui)着返出(chu)管線的(de)入口端(duān)傾角的(de)增大，支(zhi)線管道(dào)彎🔞管造(zao)成的能(néng)量損失(shī)增大👈，則(zé)後端測(ce)試🙇🏻位置(zhì)處的伯(bó)努利方(fang)程C常量(liàng)值逐漸(jian)減小，從(cong)而表現(xian)爲測試(shi)位置流(liu)速值逐(zhu)漸減小(xiǎo)，所以在(zai)保🏃🏻證鑽(zuan)井液的(de)通過👅率(lǜ)前提下(xia)，應盡量(liang)減小入(rù)口端傾(qing)角；減小(xiao)入口端(duān)傾角保(bao)證一🧡定(ding)流速的(de)另一個(ge)優點還(hai)在于保(bao)持了鑽(zuàn)井液的(de)岩屑攜(xie)帶能力(lì)，這一點(diǎn)也在其(qí)它的💚研(yan)究工作(zuo)中得到(dao)證實。
2.2 定(dìng)量監測(cè)過流分(fèn)流裝置(zhì)裝置
   采(cǎi)用多管(guǎn)測量技(ji)術，在原(yuán)有測量(liàng)系統上(shàng)加裝兩(liang)個或多(duō)個分管(guan)，使得分(fèn)管流通(tōng)量之和(hé)大于或(huo)等于主(zhu)㊙️通管，從(cong)而💞有效(xiào)的解決(jué)了大流(liú)量狀态(tài)下的鑽(zuàn)井液回(hui)流問題(tí)，通過優(yōu)化分管(guan)安裝🐕角(jiao)度，在主(zhu)管和分(fen)管交接(jie)口處安(an)裝限流(liú)裝置和(he)防回流(liú)閥，滿🔆足(zu)電磁流(liú)🐪量計的(de)滿管👄測(cè)量條件(jian)，提♈高了(le)流量計(jì)适用性(xìng)和測量(liàng)準确性(xìng)，實現了(le)鑽井液(ye)出口流(liú)量的實(shi)時準确(què)監測。
3 應(yīng)用實例(lì)
   利用出(chū)口流量(liang)監測裝(zhuang)置獲取(qǔ)的高可(ke)靠性瞬(shùn)時流量(liàng)值🙇‍♀️，利用(yong)軟件WinBUGS對(duì)溢流事(shi)件進行(háng)了溢流(liú)概率計(ji)算和驗(yan)證。具體(tǐ)事例爲(wèi)：BS24-5-27井位于(yú)天津市(shi)濱海新(xin)區南港(gǎng)工業規(guī)劃區，構(gòu)造位置(zhì)✂️爲濱海(hǎi)斷鼻南(nan)翼BS16X1井區(qu)岩性圈(quan)閉。井别(bié)爲開發(fa)井，井型(xíng)爲定向(xiàng)井。該井(jǐng)于2025年12月(yue)15日♌開鑽(zuan)，2025年12月15日(ri)🚩鑽進至(zhì)3673.88m。地層：沙(shā)一上，03：26分(fèn)出口流(liu)量由27.99L/s上(shàng)升至36.69L/s，氣(qi)測全烴(ting)值由0.601%上(shàng)升至88.034%，甲(jiǎ)✉️烷由0.508%上(shàng)升至73.1327%，出(chū)口溫度(du)由61℃上升(sheng)至80℃，電導(dao)率由0.915s/m下(xià)降至0.832s/m，鑽(zuan)井液密(mì)度由1.40g/cm3降(jiàng)至1.35～1.38g/cm3，粘度(du)由55s上升(shēng)至80s，池體(tǐ)🏃‍♂️積由120.38m3上(shang)升至125.17m3。現(xian)場觀察(chá)發現返(fǎn)出管線(xian)鑽井液(yè)含氣泡(pào)明顯，當(dāng)班人員(yuán)在全烴(tīng)放空管(guǎn)線處用(yong)球膽取(qǔ)樣，點火(huǒ)試驗火(huǒ)焰呈淡(dàn)藍色。将(jiāng)相關參(cān)數整理(lǐ)後代入(ru)預警模(mó)型，發現(xian)經過720s的(de)時間預(yu)警概🍓率(lü)由0上升(sheng)至99%，與實(shí)際溢流(liu)發生時(shi)間相吻(wěn)合，驗證(zheng)了流量(liang)數據的(de)可用性(xing)。
4 結語和(hé)展望
   電(diàn)磁流量(liàng)計在石(shí)油鑽井(jǐng)現場應(ying)用廣泛(fan)，其測量(liàng)過程🤟中(zhong)對滿管(guǎn)性的要(yào)求影響(xiǎng)了現場(chang)數據的(de)準确性(xìng)。該文通(tōng)過過流(liú)分流裝(zhuāng)置的設(she)計及流(liu)體動力(lì)學理論(lùn)的模拟(ni)計算🈲，優(you)化了設(shè)計角度(du)，在提高(gāo)鑽井液(yè)通過性(xing)的同時(shí)又滿足(zú)了電磁(cí)流😄量計(ji)的準确(que)測量條(tiáo)😘件，獲取(qu)了真❓實(shi)有效的(de)流🥰量數(shu)據，從而(ér)爲準确(què)判斷溢(yi)流狀态(tài)打下了(le)堅實基(ji)礎。

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